Ρεύμα βραχυκυκλώματος, το οποίο καθορίζει το μέγεθος του ρεύματος βραχυκυκλώματος

Αυτό το άρθρο θα επικεντρωθεί στα βραχυκυκλώματα σε ηλεκτρικά δίκτυα. Θα εξετάσουμε τυπικά παραδείγματα βραχυκυκλωμάτων, μεθόδους υπολογισμού των ρευμάτων βραχυκυκλώματος, θα δώσουμε προσοχή στη σχέση μεταξύ της επαγωγικής αντίστασης και της ονομαστικής ισχύος των μετασχηματιστών κατά τον υπολογισμό των ρευμάτων βραχυκυκλώματος και θα δώσουμε επίσης συγκεκριμένους απλούς τύπους για αυτούς τους υπολογισμούς.

Κατά το σχεδιασμό ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τις τιμές των συμμετρικών ρευμάτων βραχυκυκλώματος για διαφορετικά σημεία ενός τριφασικού κυκλώματος. Οι τιμές αυτών των κρίσιμων συμμετρικών ρευμάτων καθιστούν δυνατό τον υπολογισμό των παραμέτρων των καλωδίων, του εξοπλισμού διανομής, συσκευές επιλεκτικής προστασίας και τα λοιπά.

Στη συνέχεια, εξετάστε ένα τριφασικό ρεύμα βραχυκυκλώματος μηδενικής αντίστασης που τροφοδοτείται μέσω ενός τυπικού μετασχηματιστή υποβάθμισης διανομής. Υπό κανονικές συνθήκες, αυτού του είδους η ζημιά (βραχυκύκλωμα της σύνδεσης μπουλονιού) είναι η πιο επικίνδυνη και ο υπολογισμός είναι πολύ απλός.Οι απλοί υπολογισμοί επιτρέπουν, με την επιφύλαξη ορισμένων κανόνων, να ληφθούν επαρκώς ακριβή αποτελέσματα που είναι αποδεκτά για το σχεδιασμό ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.

Ρεύμα βραχυκυκλώματος στη δευτερεύουσα περιέλιξη ενός μετασχηματιστή διανομής βαθμίδας προς τα κάτω. Ως πρώτη προσέγγιση, η αντίσταση του κυκλώματος υψηλής τάσης θεωρείται ότι είναι πολύ μικρή και επομένως μπορεί να αγνοηθεί:

Εδώ P είναι η ονομαστική ισχύς σε βολτ-αμπέρ, U2 είναι η τάση φάσης προς φάση του δευτερεύοντος τυλίγματος χωρίς φορτίο, In είναι το ονομαστικό ρεύμα σε αμπέρ, Isc είναι το ρεύμα βραχυκυκλώματος σε αμπέρ, Usc είναι το βραχυκύκλωμα τάση κυκλώματος σε ποσοστό.

Ο παρακάτω πίνακας δείχνει τυπικές τάσεις βραχυκυκλώματος για μετασχηματιστές τριών φάσεων για περιέλιξη HV 20 kV.

Εάν, για παράδειγμα, λάβουμε υπόψη την περίπτωση που πολλοί μετασχηματιστές τροφοδοτούνται παράλληλα με το δίαυλο, τότε η τιμή του ρεύματος βραχυκυκλώματος στην αρχή της γραμμής που συνδέεται με το δίαυλο μπορεί να ληφθεί ίση με το άθροισμα του βραχυκυκλώματος ρεύματα, τα οποία προηγουμένως υπολογίζονται χωριστά για κάθε έναν από τους μετασχηματιστές.

Όταν όλοι οι μετασχηματιστές τροφοδοτούνται από το ίδιο δίκτυο υψηλής τάσης, οι τιμές των ρευμάτων βραχυκυκλώματος, όταν αθροιστούν, θα δώσουν μια ελαφρώς υψηλότερη τιμή από ό,τι φαίνεται στην πραγματικότητα. Η αντίσταση των ζυγών και των διακοπτών παραμελείται.

Αφήστε τον μετασχηματιστή να έχει ονομαστική ισχύ 400 kVA, η τάση της δευτερεύουσας περιέλιξης είναι 420 V, τότε αν πάρουμε Usc = 4%, τότε:

Το παρακάτω σχήμα παρέχει μια εξήγηση για αυτό το παράδειγμα.

Η ακρίβεια της τιμής που λαμβάνεται θα είναι επαρκής για τον υπολογισμό της ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Τριφασικό ρεύμα βραχυκυκλώματος σε οποιοδήποτε σημείο εγκατάστασης στην πλευρά χαμηλής τάσης:

Εδώ: U2 είναι η τάση χωρίς φορτίο μεταξύ των φάσεων των δευτερευόντων περιελίξεων του μετασχηματιστή. Zt — σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος που βρίσκεται πάνω από το σημείο αστοχίας. Στη συνέχεια, σκεφτείτε πώς να βρείτε το Zt.

Κάθε τμήμα της εγκατάστασης, είτε πρόκειται για δίκτυο, είτε για καλώδιο τροφοδοσίας, είτε για τον ίδιο τον μετασχηματιστή, έναν διακόπτη κυκλώματος ή έναν ζυγό, έχει τη δική του σύνθετη αντίσταση Z που αποτελείται από ενεργό R και αντιδραστικό X.

Η χωρητική αντίσταση δεν παίζει ρόλο εδώ. Τα Z, R και X εκφράζονται σε ohms και υπολογίζονται ως οι πλευρές ενός ορθογωνίου τριγώνου όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Η σύνθετη αντίσταση υπολογίζεται σύμφωνα με τον κανόνα του ορθογωνίου τριγώνου.

Το πλέγμα χωρίζεται σε ξεχωριστές ενότητες για να βρείτε τα X και R για κάθε τμήμα, έτσι ώστε ο υπολογισμός να είναι βολικός. Για ένα κύκλωμα σειράς, οι τιμές αντίστασης προστίθενται απλώς και το αποτέλεσμα είναι Xt και RT. Η συνολική αντίσταση Zt προσδιορίζεται από το Πυθαγόρειο θεώρημα για ένα ορθογώνιο τρίγωνο από τον τύπο:

Όταν τα τμήματα συνδέονται παράλληλα, ο υπολογισμός πραγματοποιείται όπως για αντιστάσεις που συνδέονται παράλληλα, εάν τα συνδυασμένα παράλληλα τμήματα έχουν αντίσταση ή ενεργή αντίσταση, θα ληφθεί η ισοδύναμη συνολική αντίσταση:

Το Xt δεν λαμβάνει υπόψη την επιρροή των αυτεπαγωγών και εάν οι γειτονικές επαγωγές επηρεάζουν η μία την άλλη, τότε η πραγματική αυτεπαγωγή θα είναι μεγαλύτερη. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο υπολογισμός του Xz σχετίζεται μόνο με ένα ξεχωριστό ανεξάρτητο κύκλωμα, δηλαδή επίσης χωρίς την επίδραση της αμοιβαίας επαγωγής. Εάν τα παράλληλα κυκλώματα βρίσκονται το ένα κοντά στο άλλο, τότε η αντίσταση Xs θα είναι αισθητά μεγαλύτερη.

Σκεφτείτε τώρα το δίκτυο που είναι συνδεδεμένο στην είσοδο του μετασχηματιστή υποβάθμισης. Το τριφασικό ρεύμα βραχυκυκλώματος Isc ή η ισχύς βραχυκυκλώματος Psc καθορίζεται από τον προμηθευτή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά με βάση αυτά τα δεδομένα μπορεί να βρεθεί η συνολική ισοδύναμη αντίσταση. Ισοδύναμη σύνθετη αντίσταση, η οποία ταυτόχρονα έχει ως αποτέλεσμα την ισοδύναμη για την πλευρά χαμηλής τάσης:

Psc-τριφασικό τροφοδοτικό βραχυκυκλώματος, U2-τάση χωρίς φορτίο του κυκλώματος χαμηλής τάσης.

Κατά κανόνα, το ενεργό συστατικό της αντίστασης ενός δικτύου υψηλής τάσης — Ra — είναι πολύ μικρό και, σε σύγκριση με την επαγωγική αντίσταση, ασήμαντο. Συμβατικά, το Xa λαμβάνεται ίσο με το 99,5% του Za και το Ra είναι ίσο με το 10% του Xa. Ο παρακάτω πίνακας δείχνει κατά προσέγγιση αριθμούς για αυτές τις τιμές για μετασχηματιστές 500 MVA και 250 MVA.

Full Ztr — Πλευρική αντίσταση μετασχηματιστή χαμηλής τάσης:

Pn — ονομαστική ισχύς του μετασχηματιστή σε κιλοβολτ-αμπέρ.

Η ενεργός αντίσταση των περιελίξεων βασίζεται σε απώλειες ισχύος.

Κατά την εκτέλεση κατά προσέγγιση υπολογισμών, το Rtr αγνοείται και το Ztr = Xtr.

Εάν πρόκειται να ληφθεί υπόψη ένας διακόπτης κυκλώματος χαμηλής τάσης, λαμβάνεται υπόψη η σύνθετη αντίσταση του διακόπτη κυκλώματος πάνω από το σημείο βραχυκυκλώματος. Η επαγωγική αντίσταση λαμβάνεται ίση με 0,00015 Ohm ανά διακόπτη και το ενεργό στοιχείο παραμελείται.

Όσον αφορά τους ζυγούς, η ενεργή αντίστασή τους είναι αμελητέα μικρή, ενώ η δραστική συνιστώσα κατανέμεται περίπου στα 0,00015 Ohm ανά μέτρο του μήκους τους, και όταν η απόσταση μεταξύ των ράβδων διπλασιάζεται, η αντίδρασή τους αυξάνεται μόνο κατά 10%. Οι παράμετροι των καλωδίων καθορίζονται από τους κατασκευαστές τους.

Όσο για έναν τριφασικό κινητήρα, τη στιγμή του βραχυκυκλώματος μεταβαίνει σε λειτουργία γεννήτριας και το ρεύμα βραχυκυκλώματος στις περιελίξεις εκτιμάται ως Isc = 3,5 * In. Στους μονοφασικούς κινητήρες, η αύξηση του ρεύματος τη στιγμή του βραχυκυκλώματος είναι αμελητέα.

Το τόξο που συνήθως συνοδεύει ένα βραχυκύκλωμα έχει αντίσταση που δεν είναι σε καμία περίπτωση σταθερή, αλλά η μέση τιμή του είναι εξαιρετικά χαμηλή, αλλά η πτώση τάσης στο τόξο είναι μικρή, επομένως το ρεύμα πρακτικά μειώνεται κατά περίπου 20%, γεγονός που διευκολύνει τη λειτουργία του διακόπτη χωρίς να διαταράσσεται η λειτουργία του χωρίς να επηρεάζεται ιδιαίτερα το ρεύμα ενεργοποίησης.

Το ρεύμα βραχυκυκλώματος στο άκρο λήψης της γραμμής σχετίζεται με το ρεύμα βραχυκυκλώματος στο άκρο τροφοδοσίας της γραμμής, αλλά η διατομή και το υλικό των καλωδίων εκπομπής, καθώς και το μήκος τους, λαμβάνονται επίσης υπόψη. λογαριασμός. Έχοντας μια ιδέα της αντίστασης, ο καθένας μπορεί να κάνει αυτόν τον απλό υπολογισμό. Ελπίζουμε ότι το άρθρο μας ήταν χρήσιμο για εσάς.